KR102399718B1 - X선을 이용한 구조물의 결함 검사 시스템의 x선 출력 제어 방법 - Google Patents

X선을 이용한 구조물의 결함 검사 시스템의 x선 출력 제어 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 제1 이동 장치에 의해 구조물에 X선을 조사할 수 있도록 이동하는 X선 발생 장치와, X선 발생 장치가 발생시켜 구조물을 투과한 X선을 검지하도록 제2 이동 장치에 의해서 이동하는 X선 디텍터와, 제어부를 포함하는 구조물 결함 검사 시스템이 X선 출력을 제어하는 방법에 관한 것으로서, 상기 제어 방법은, 제어부가 상기 구조물을 두께에 따라서 복수 개의 구간으로 분할하는 제1 단계와; 제어부가 X선 발생 장치의 위치를 수신하는 제2 단계와; 제어부가 X선 발생 장치의 위치가 속하는 구간에 대해서 차등적으로 X선 발생 장치의 출력을 제어하는 제3 단계를 포함한다

Description

X선을 이용한 구조물의 결함 검사 시스템의 X선 출력 제어 방법{Method for Controlling Output of X-ray of System for Inspecting Defects of Structure By Use of X-Ray}
본 발명은 X선을 이용한 구조물의 결함 검사 시스템에 대한 것으로서 좀 더 자세하게는, 검사자가 수동으로 검사하기 어려운 거대 구조물 예를 들어 풍력 발전용 블레이드의 결함을 X선을 이용해서 검사하는 시스템의 X선 출력 제어 방법에 대한 것이다.
풍력 발전용 블레이드는 회전축의 높이가 해상 또는 지면에서 100미터 정도이며 블레이드 길이 역시 그에 버금가는 거대 구조물이다. 블레이드는 고속으로 회전하기 때문에 그로 인한 피로 누적 등으로 인해 설치 후 작동 과정에서 결함이 발생할 가능성이 상존한다. 그러나 거대한 크기로 인해 결함 검사에 많은 제약이 있었다.
한국공개특허공보 제10-2016-0067688호에는 풍력 발전기용 블레이드의 결함 검사 기술이 개시되어 있는데, 이 방법은 블레이드 제작 후 설치 전에 결함을 검사하기 위한 기술에 불과하며, 설치 후 작동 과정에서 블레이드에 발생하는 결함을 검사할 수는 없다.
한편, 본 명세서에서는 설명의 편의를 위해 풍력 발전용 블레이드를 구조물의 예로 들어 설명하지만, 본 발명은 그러한 적용례에 제한되지 않으며 거대 구조물이라면 종류를 가리지 않고 적용될 수 있다.
한국공개특허공보 제10-2016-0067688호 (2016년 6월 14일 공개)
본 발명은 이동 장치에 의해서 이동하는 X선 장치로 구조물의 결함을 검사할 수 있는 시스템이 X선 출력을 제어하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은, 제1 이동 장치에 의해 구조물에 X선을 조사할 수 있도록 이동하는 X선 발생 장치와, X선 발생 장치가 발생시켜 구조물을 투과한 X선을 검지하도록 제2 이동 장치에 의해서 이동하는 X선 디텍터와, 제어부를 포함하는 구조물 결함 검사 시스템이 X선 출력을 제어하는 방법에 관한 것으로서, 상기 제어 방법은, 제어부가 상기 구조물을 두께에 따라서 복수 개의 구간으로 분할하는 제1 단계와; 제어부가 X선 발생 장치의 위치를 수신하는 제2 단계와; 제어부가 X선 발생 장치의 위치가 속하는 구간에 대해서 차등적으로 X선 발생 장치의 출력을 제어하는 제3 단계를 포함한다
구조물은 풍력발전용 블레이드가 될 수 있으며, 제1 단계는, 허브로부터의 거리에 따라서 블레이드를 복수 개의 구간으로 분할하는 단계일 수 있으며; 제3 단계는, 허브로부터 멀어지는 구간일수록 단계적으로 X선 출력을 저감시키는 단계가 될 수 있다.
구조물이 풍력발전용 블레이드인 경우에 본 발명에 의한 X선 출력 제어 방법은, 제어부가 제어부가 X선 발생 장치의 위치를 수신하는 제1 단계와; 제어부가 블레이드의 허브로부터 멀어질수록 X선 발생 장치의 출력이 연속적으로 저감되도록 X선 발생 장치의 관전압 및 관전류를 제어하는 제2 단계를 포함할 수 있다.
제어부가, X선 발생 장치가 블레이드를 따라서 "ㄹ"자 경로로 이동하도록 제1 이동 장치를 제어하는 제4 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 의한 X선 제어 방법의 단계는, 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 기록된 컴퓨터 프로그램에 의해서 실행될 수 있다.
본 발명에 의하면 풍력 발전용 블레이드와 같은 거대 구조물의 결함을 X선 장치로 탐지할 때에 구조물의 구간별로 X선의 출력을 제어할 수 있는 효과가 제공된다.
도 1은 본 발명에 의한 구조물 검사 시스템의 개념도.
도 2는 본 발명에 의한 구조물 검사 시스템의 X선 발생장치의 블록도.
도 3은 본 발명에 의한 구조물 검사 시스템의 X선 디텍터의 블록도.
도 4는 본 발명에 의한 구조물 검사 방법의 흐름도.
도 5는 본 발명의 구조물 검사 시스템에서 구간에 따른 X선 출력 변화를 설명하기 위해 블레이드에 구간을 표시한 도면.
도 6는 본 발명에 의한 구조물 검사 시스템의 X선 발생 장치의 바람직한 이동 경로를 도시한 도면.
도 7은 본 발명에 의한 구조물 검사 시스템에 의해 결함의 깊이를 산출하는 방법을 설명하기 위한 도면.
이하에서는 첨부 도면을 참조하여 본 발명에 대해서 자세하게 설명한다.
본 명세서에서는 본 발명의 설명에 필요한 최소한의 구성요소만을 설명하며, 본 발명의 본질과 관계가 없는 구성요소는 언급하지 아니한다. 그리고 언급되는 구성요소만을 포함하는 배타적인 의미로 해석되어서는 아니되며 언급되지 않은 다른 구성요소도 포함할 수 있는 비배타적인 의미로 해석되어야 한다.
본 명세서에서 사용되는 “제1”, “제2” 또는 그와 유사한 표현들은 같거나 유사한 구성요소를 구분적으로 표현하기 위해서 또는 본 발명을 구성하는 단계들의 명칭을 구분하기 위해 사용되며, 순서를 의미하거나 복수임을 의미하는 것이 아니다.
본 명세서에서 "또는"은 나열된 요소의 적어도 일부를 포함하는 의미로 정의된다.
본 발명에 의한, X선 장치 등의 제어 방법과 결함 판별 방법 등은 컴퓨터, 태블릿 PC, 모바일폰, 휴대용 연산 장치, 고정식 연산 장치 등의 전자적 연산 장치에 의해서 실행될 수 있다. 또한, 본 발명의 하나 또는 그 이상의 방법 또는 형태가 적어도 하나의 프로세서에 의해 실행될 수 있다는 점이 이해되어야 한다. 프로세서는, 컴퓨터, 태블릿PC, 모바일 장치, 휴대용 연산 장치 등에 설치될 수 있다. 컴퓨터 프로그램 명령을 저장하도록 되어 있는 메모리가 그러한 장치에 설치되어서 프로그램이 저장된 프로그램 명령을 프로세서가 실행하도록 특별히 프로그램되어 하나 또는 그 이상의, 본 명세서에 기재된 바와 같은 프로세스를 실행할 수 있다. 또한, 본 명세서에 기재된 정보 및 방법 등은, 하나 또는 그 이상의 추가적인 구성요소와 프로세서를 포함하는 컴퓨터, 태블릿PC, 모바일 장치, 휴대용 연산 장치 등에 의해서 실행될 수 있다는 점이 이해되어야 한다. 또한, 제어 로직은, 프로세서, 제어부/제어 유니트 등에 의해 실행가능한 프로그램 명령을 포함하는 비휘발성 컴퓨터 판독 가능 매체로 구현될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체의 예로는, ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 플래시 드라이브, 스마트 카드, 광학 데이터 저장 장치 등이 있지만 그에 제한되는 것은 아니다. 또한, 컴퓨터 판독 가능 기록 매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터에 분산되어, 컴퓨터 판독 가능 매체가 분산된 방식 예를 들어 원격 서버 또는 CAN(Controller Area Network)에 의해 분산된 방식으로 저장되고 실행될 수도 있다.
본 명세서에서 설명하는 예시적인 실시예는 본 명세서에 개시(開示)되는 장치의 구조, 기능, 제작 및 용도와 방법의 원리에 대한 전반적인 이해를 제공한다. 이러한 하나 이상의 실시예가 첨부 도면에 도시되어 있다. 당업자라면 여기에 구체적으로 기재되고 첨부 도면에 도시되어 있는 장치 및 방법이 비제한적이고 예시적인 실시예이며 본 발명의 권리범위는 특허청구범위에 의해서 정의된다는 점을 이해할 것이다. 하나의 예시적인 실시예와 관련되어 도시되고 설명되는 특징은 다른 실시예의 특징과도 결합될 수 있다. 그러한 수정(modification) 또는 변경(variation)은 본 발명의 권리범위에 포함되도록 의도된다.
도 1에는 본 발명에 의한 구조물 검사 시스템의 개념도가 도시되어 있다. 본 명세서에서는 검사 대상 구조물이 풍력발전용 블레이드인 경우를 예시로 하여 설명하지만 검사 대상 구조물은 풍력발전용 블레이드에 제한되는 것이 아니다.
검사 대상 구조물(1)은 해수면 또는 지면(400)에 배치되는 베이스(2)와, 베이스(2)에 지지되는 타워(3)와, 블레이드 회전축의 중심인 허브(5)와, 허브(5)로부터 방사 방향으로 연장하는 블레이드(10)를 포함한다.
본 발명에 의한 구조물 검사 시스템은, 제1 이동 장치(20)에 의해 지지되어 구조물(1)에 X선을 조사할 수 있도록 이동하는 X선 발생 장치(100)와, X선 발생 장치(100)가 발생시켜 구조물(1) 좀 더 자세하게는 블레이드(10)를 투과한 X선을 검지하도록 제2 이동 장치(30)에 의해 지지되어 이동하는 X선 디텍터(200)와, X선 디텍터(200)가 검지한 정보를 수신하고 결함 여부를 판별하는 통합 시스템(300)을 포함한다.
X선 발생 장치(100)의 기본적인 사양은 일반적인 산업용 X선 장치가 아니라 의료용 X선 장치의 사양을 따르도록 하는 것이 바람직하다. 산업용 X선 장치는 사용전력은 낮지만 두꺼운 피사체 투과 및 장시간 검사를 위한 장치이므로 부피가 상대적으로 크고 무거운 단점이 있어서 본 발명에서와 같이 이동 장치로 이동시키기에 부적절하다. 반면에 의료용 X선 장치는 생체 조직 촬영을 목적으로 하기 때문에 높은 관전류를 발생시키며 고전압 발생장치의 부피가 산용용 X선 장치에 비해 상대적으로 작으며 경량화에 유리하다.
제1 이동 장치(20)와 제2 이동 장치(30)는 드론이 될 수 있으며, 또는 X선 발생 장치(100)와 X선 디텍터(200)가 지지되어 이동할 수 있는 고정식 이동 장치인 레일 시스템이나 지비집(Jimmy Jib)일 수도 있다. 또는 X선 발생 장치(100)와 X선 디텍터(200)를 지지하며 블레이드(10) 표면을 따라서 이동하는 로봇이 될 수도 있으며 그 종류에는 제한이 없다. 제1 이동 장치(20)와 제2 이동 장치(30), X선 발생 장치(100) 그리고 X선 디텍터(200)는 복수 개 제공될 수 있다.
통합 시스템(300)은, 통신부(310)와, 제어부(320)와, 검사기록 저장 및 영상표시부(330)와, 결함 판별부(340)를 포함한다. 통합 시스템(300)의 구성요소는 설명의 편의를 위해 기능적으로 분리하였지만, 실제로는 단일 하드웨어에 소프트웨어적으로 구성할 수도 있고, 별도의 클라우드 시스템으로 구성할 수도 있으며, 각각의 구성요소가 물리적으로 분리되어 있을 수도 있고 물리적으로 일체일 수도 있다. 또한, 도 1에 도시된 통합 시스템(300)의 구성요소를 기능에 따라 더 세분화하여 구성할 수도 있다. 예를 들어, 제어부(320)를 이동 장치 제어부와 X선 발생 장치 제어부로 세분화하여 구성할 수도 있다.
통신부(310)는 제1 이동 장치(20), 제2 이동 장치(30), X선 발생 장치(100) 및 디텍터(200)와의 데이터 통신을 수행한다. 데이터 통신은 무선 통신이 바람직하지만 유선 통신 역시 가능하다.
제어부(320)는, 제1 이동 장치(20)와, 제2 이동 장치(30)와, X선 발생 장치(100) 및 디텍터(200)의 작동을 제어하는 기능을 수행한다.
검사기록 저장 및 영상표시부(330)는, X선 디텍터(200)로부터 통신부(310)가 수신한 정보를 저장하고, 촬영된 영상을 표시하는 기능을 수행한다.
결함 판별부(340)는 촬영된 영상에 기초하여 구조물의 결함을 판별하는 기능을 수행한다. 영상에 기초한 구조물 결함 판별은 인공지능 학습을 통해 수행될 수 있다.
도 2에는 본 발명에 의한 X선 발생 장치(100)의 블록도가 도시되어 있다. X선 발생 장치(100)는, X선관(110)을 포함하는 고전압 발생부(120)와, 제어부(130)와, 위치 센서(140)와, 거리 센서(150)와, 통신부(160)와, 전원부(170)를 포함한다. X선관(110)은 고전압 발생부(120)가 발생한 고전압에 의해서 X선을 발생시키고 X선을 외부로 조사하는 구성요소이다. 본 발명에 의하면 X선관(110)은, X선이 조사되는 부분을 제외한 부분을 차폐 부재(115) 예를 들어 납으로 차폐될 수 있다. 그리고 고전압발생부(120)는, X선관(110)이 배치되는 주위에만 차폐 부재(125)로 차폐할 수 있다. 종래의 X선 발생 장치에서는 상대적으로 크기가 큰 고전압 발생 장치 전체를 차폐 부재로 차폐하였지만, 본 발명에 의한 X선 발생 장치에서는, 상대적으로 크기가 작은 X선관(110)을 차폐 부재(115)로 차폐하고, 고전압 발생 장치(120)에는 X선관(110) 주위만 차폐 부재(125)로 차폐하므로 종래 기술에 의한 X선 발생 장치에 비해 현저하게 경량화됨으로써 이동 장치에 의한 이동이 용이한 효과가 제공된다.
제어부(130)는 통합 시스템(300)의 제어부(320)의 제어 명령을 수신하고, 그 명령에 따라서 X선 발생 장치(100)의 관전압과 관전류, 조사 시간 등을 제어한다.
위치 센서(140)는 X선 발생 장치(100)의 위치를 검지하는 센서이다. 위치 센서(140)는 X선 발생 장치(100)가 아니라 제1 이동 장치(20)에 제공될 수 있다. 이 경우 위치 센서(140)가 검지한 위치에 기초하여 X선 발생 장치(100)의 위치를 산출할 수 있다.
거리 센서(150)는, 블레이드(10)와 X선 발생 장치(100)간의 거리를 검지하는 센서이다. 거리 센서(150)는 초음파 센서 또는 적외선 센서 등 공지되어 있는 거리 센서를 사용할 수 있다. 블레이드(10)와 X선 발생 장치(100)간의 거리는 50cm 내지 1.5미터가 바람직하며 구조물의 구조(두께 또는 크기 등)에 따라 다르게 조정될 수 있다. X선 발생 장치(100)가 블레이드(10)와 소정의 거리를 유지하면서 조사하는 X선이 소정의 시간 동안 블레이드(10)를 투과하도록 제1 이동 장치(20)가 제어될 수 있다. 거리 센서(150)는 위치센서(140)와 일체화될 수 있다.
통신부(160)는 제어부(320)의 명령을 수신하여 제어부(130)로 전달한다.
전원부(170)는 DC 타입의 전원을 사용할 수 있으며, 그 경우 EMI 필터 및 평활회로 등의 전압 안정을 위한 부수적인 구성요소를 생략할 수 있으므로 X선 발생 장치의 소형화 및 경량화가 가능해진다.
도 3에는 X선 디텍터(200)의 블록도가 도시되어 있다. X선 디텍터(200)는, 검지부(210)와, 제어부(220)와, 통신부(230)와, 전원부(240)와, 위치 센서(250)와 거리 센서(260)를 포함한다.
검지부(210)는 X선 발생 장치(100)가 블레이드(10)에 조사하여 투과된 X선을 검지한다. 제어부(220)는 통합시스템(300)의 제어부(320)의 명령을 받아 X선 디텍터(200)의 작동을 제어한다.
통신부(230)는 통합 시스템(300)과의 데이터 통신을 수행하며, 검지부(210)가 검지한 X선 촬영 영상을 통합 시스템(300)으로 전송한다.
X선 디텍터(200)의 전원부(240)에도 DC 타입의 전원을 사용할 수 있으며, 그 경우 EMI 필터 및 평활회로 등의 전압 안정을 위한 부수적인 구성요소를 생략할 수 있으므로 X선 발생 장치의 소형화 및 경량화가 가능해진다.
위치 센서(250)는 X선 디텍터(200)의 위치를 검지하는 센서이다. 위치 센서(250)는 X선 디텍터(200)가 아니라 제2 이동 장치(30)에 제공될 수 있다. 이 경우 위치 센서(250)가 검지한 위치로부터 X선 디텍터(200)의 위치를 산출할 수 있다.
거리 센서(260)는, 블레이드(10)와 X선 디텍터(200)간의 거리를 검지하는 센서이다. 거리 센서(260)는 초음파 센서 또는 적외선 센서 등 공지되어 있는 거리 센서를 사용할 수 있다. 블레이드(10)와 X선 디텍터(200)간의 거리는 10cm 내지 1.5미터가 바람직하며 이 거리는 구조물의 구조(두께, 크기 등)에 따라 다르게 조정될 수 있다.
측정되는 거리에 따라서 제2 이동 장치(30)가 통합 시스템의 제어부(320)의 명령에 따라서 상기 거리를 유지하도록 작동할 수 있다. 거리 센서(260)는 위치센서(250)와 일체화될 수 있다.
도 4를 참조하여 본 발명에 의한 구조물 결함 검사 방법에 대해서 설명한다.
단계(400)에서 제어부(320)는 제1 이동 장치(20)를 소정의 위치로 이동시킨다. 제어부는, 검사 대상인 구조물 예를 들어 블레이드(10)이 포함되는 가상의 좌표계(예를 들어, 구조물을 포함하는 바둑판 형태의 가상의 좌표계)를 미리 설정하고, 촬영할 구조물 부분에 X선 발생장치(100)가 X선을 투사할 수 있는 위치로 제1 이동 장치(20)를 이동시킨다.
그리고 해당 위치에서 X선 발생 장치(100)가 조사하여 구조물(10)을 투과한 X선을 X선 디텍터(200)가 검지할 수 있는 위치로, 제2 이동 장치(30)를 구동시킨다.(단계 405)
제어부(320)는, 통신부(310)를 통해서 X선 발생 장치(100)에 X선 조사 명령을 내려서 X선 발생 장치(100)가 구조물(10)에 X선을 투사한다.(단계 410) X선을 투사할 때에 필요한 관전압, 관전류 값등 제어 변수에 대해서는 제어부(320)가 직접 X선 발생 장치(100)로 전송할 수도 있고, 또는 X선 발생 장치(100)에 포함되어 있는 제어부(130)가 각각의 위치에 대해서 미리 설정되어 있는 관전압, 관전류값 등으로 X선을 투사하도록 제어할 수도 있다.
X선 디텍터(200)는, 검지한 X선 영상을 통합 시스템(300)으로 전송하고(단계 415), 통합 시스템(300)은 수신한 X선 영상을 검사기록 저장 및 영상표시부(330)에 저장하고 표시한다.(단계 420)
단계(425)에서는 필요한 영상을 모두 획득하였는지를 판단하고, 그렇지 않으면 단계(400)으로 복귀하여 제1 이동 장치(20)를 소정의 다음번 위치로 구동하고 전술한 과정을 반복한다. 이때 소정의 다음번 위치는, 전 단계의 위치에서 획득한 X선 영상과 협동하여 결함 탐지에 필요한 X선 영상을 획득할 수 있도록 설정된 위치이다. 예를 들어, X선 디텍터(200)의 크기가 43cm×43cm인 경우 1m×1m의 단위면적의 X선 영상을 얻기 위해서는 위치를 바꿔 가며 평균 3회의 촬영이 필요하다. 또는, 결함의 깊이를 산출하기 위해서 후술하는 바와 같이 제1 이동 장치(20)와 제2 이동 장치(30)의 위치를 변경해야 하는 경우에는 (결함의 깊이 판별에 필요한) 후술하는 위치로 구동할 수 있다. 결함 탐지에 필요한 X선 영상은, 구조물(10) 전체에 대한 영상이 될 수도 있고 미리 정해져 있는 일부 구간의 영상이 될 수도 있으며, 그 범위에는 제한이 없다.
필요한 X선 영상을 모두 획득하였다면, X선 영상을 기초로 구조물(10)의 결함을 판별한다(단계 730). 구조물 결함 판별은 인공지능 학습을 통해서 수행될 수 있다.
풍력 발전용 블레이드(10)의 경우, 블레이드 내부에서 구조물 예를 들어 spar cap 등을 고정하기 위한 접착제로 사용되는 에폭시의 도포 비율을 확인하여 블레이드의 결함을 판별할 수 있는데, X선으로 블레이드(10)를 촬영하면 에폭시 도포 비율은 영상에서 그레이스케일에 따라 명함비(선예도)로 표시될 수 있다. 그레이 스케일 값을 수치화하고, 불량 유형에 따른 그레이 스케일 값의 범위를 설정하고 많은 검증 데이터를 기록/관리함으로써 인공지능 학습을 시켜 인공지능 학습 모델을 생성할 수 있다.
그렇게 인공지능 학습 모델이 생성되면, 구조물(10)을 X선 촬영한 영상 분석을 통해 그레이 스케일 값을 도출하고, 그 값을 인공지능 학습 모델에 입력하여 결함 여부를 판별하게 할 수 있다. 본 발명의 일실시예에 의하면, 결함 부위로 판별된 부분에 대해서 주변과 다른 색깔로 표시하여 시각화할 수 있다.
에폭시 도포 비율 이외의 다른 유형의 결함 예를 들어, 균열 등에 대해서도 수치화하고, 인공지능 학습 모델을 생성하여 결함 판별에 사용할 수 있다.
다음으로 도 5를 참조하여 본 발명의 X선 발생 장치(100)의 X선 조사 방법에 대해서 설명한다.
본 발명에 의한 X선 조사 방법은 블레이드(10)를 길이에 따른 구간으로 나누고 각 구간별로 관전압과 관전류를 다르게 제어하여 출력을 제어할 수 있다.
블레이드(10)의 길이가 L일 때에, 허브(5)로부터 제1 높이(L1)까지의 제1 구간, 제1 높이(L1)로부터 제2 높이(L2)까지의 제2 구간, 제2 높이(L2)로부터 제3 높이(L3)까지의 제3 구간, 제3 높이(L3)부터 끝까지의 제4 구간으로 나누고 각 구간별로 관전압과 관전류를 다르게 제어할 수 있다. 도 5에 도시된 구간은 네 개의 구간이지만, 구간의 개수 및 각 구간을 경계짓는 높이는 필요에 따라 다르게 설정할 수 있다.
예를 들어, 제1 높이(L1)는 전체 길이의 20%, 제2 높이(L2)는 전체 길이의 40%, 제3 높이(L3)는 전체 길이의 70%가 될 수 있다.
상기 높이를 가지는 경우, 제1 구간에서는 X선 발생 장치(100)의 X선 최대 출력의 약 90%의 출력을 내도록 관전압과 관전류를 제어하고; 제2 구간에서는 X선 최대 출력의 약 70%의 출력을 내도록 관전압과 관전류를 제어하고; 제3 구간에서는 X선 최대 출력의 약 40%의 출력을 내도록 관전압과 관전류를 제어하고; 제4 구간에서는 X선 최대 출력의 약 20%의 출력을 내도록 관전압과 관전류를 제어할 수 있다. 블레이드(10)의 두께가 허브(5)쪽에서 가장 두껍고, 끝으로 갈수록 얇아지므로, 허브(5)에서 멀어질 수록 X선의 출력이 감소하도록 관전압과 관전류를 제어할 수 있으며, 반드시 전술한 출력에 따라야 하는 것은 아니다. 구간을 나누어 구간별로 관전압과 관전류를 제어하지않고 블레이드(10)의 끝으로 갈 수록 연속적으로 관전압과 관전류가 감소하도록 제어할 수도 있다.
제1 이동 장치(20)와 제2 이동 장치(30)는, 도 6에 도시된 바와 같이 블레이드(10)의 길이 방향을 따라서 "ㄹ"자 경로로 이동하면서 X선 발생 장치(100)와 X선 디텍터(200)를 이동시킬 수 있다.
"ㄹ"자 경로의 시작 지점은, 블레이드의 위치에 따라서 허브(5)와 가까운 지점이 될 수도 있고, 허브(5)로부터 가장 먼 지점이 될 수도 있다. X선 발생 장치(100)와 X선 디텍터(200)에 탑재되는 전원부(170, 240)가 리튬 이온 배터리 또는 폴리머 배터리인 경우 완전 충전 상태에서 약 80%까지는 사용량에 따라 급속하게 방전되며 약 80% 내지 약 20%까지는 그보다 완만한 방전 곡선이다. 데이터 통신의 거리가 멀수록 전력 소모가 크기 때문에, 초기 급격한 방전 구간을 최소화하기 위해서 초기의 송수신 거리가 가깝게 하는 것이 중요하다.
통합 시스템(300)의 해수면 또는 지면에 가까이 배치되는 경우에는 블레이드(10)가 도 6과 같이 상측을 향하는 경우, "ㄹ"자 경로의 시작점은 허브(5)에서 가까운 지점으로 설정할 수 있고, 도 6의 반대방향 즉 블레이드(10)가 후측을 향하는 경우라면, "ㄹ"자 경로의 시작점은 허브(5)로부터 먼 지점으로 설정함으로써 초기 송수신 거리를 최소화할 수 있다. 이 시작점의 설정 위치는 통합 시스템(300)의 위치에 따라 다르게 설정할 수 있다.
X선 발생 장치(100) 또는 X선 디텍터(200)는, X선 촬영을 진행하는 도중에 (제1 이동 장치(20), 제2 이동 장치(30), X선 발생 장치(100) 또는 X선 디텍터(200)의) 배터리의 교체나 장비의 정비 등을 위해 촬영 경로를 이탈하여 소정의 위치로 복귀할 경우가 있는데, 그 경우 배터리 교체 또는 정비를 완료한 후에 마지막 촬영 위치로 복귀함에 있어서 "ㄹ"자 경로가 유리하다. 또한, 중첩 촬영 영상을 방지하는 측면, 그리고 촬영된 영상을 취합하여 결합하는 측면에서도 "ㄹ"자 경로가 유리하다.
한편, 본 발명에 의한 X선 발생 장치(100) 및 X선 디텍터(200)의 위치는, 구조물(10)을 포함하는 바둑판 형태의 가상의 좌표계를 설정하고, 그 좌표계의 각 노드에 의해서 식별될 수 있다. 그러나 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다른 좌표계를 사용할 수 있다.
다음으로 도 7을 참조하여 본 발명에 의한 구조물 결합의 깊이를 탐지하는 방법에 대해서 설명한다. 도 7은 블레이드(10)의 길이 방향에서 본 평면도이다.
X선 발생 장치(100)가 제2 위치(P2)에서 블레이드(10)에 투사한 X선이 X선 디텍터(200)에 의해서 검지되고, 그 촬영 영상이 통합 시스템(300)으로 전송되어 검사 기록 저장 및 영상 표시부(330)에 표시된 후, 해당 영상에 기초하여 결함 판별부(340)가 결함인 것으로 판별하면, 결함(15)의 깊이를 판정한다.
도 4와 관련하여 설명한 바와 같이, 구조물의 결함을 판별하기 위한 영상은 소정의 단위 면적에 해당하는 결합된 영상일 수도 있고 구조물 전체 영상일 수도 있으며, 또는 해당 위치에서 촬영한 단일 영상일 수도 있다.
제어부(320)는, 제2 위치(P2)와 같은 높이인 제1 위치(P1)로 X선 발생 장치(100)를 이동시켜서 상기 결함(15)을 촬영하고, 촬영된 영상은 통합 시스템(300)으로 전송된다.
그리고 제어부(320)는, 같은 높이이면서 제2 위치(P2)를 기준으로 제1 위치(P1)와 반대편인 제3 위치(P3)로 X선 발생 장치(100)를 이동시켜서 상기 결함(15)을 촬영하고, 촬영된 영상은 통합 시스템(300)으로 전송한다.
제1 위치(P1)와 제3 위치(P3)간의 X선 초점의 이동거리를 A, X선 디텍터(200) 상에서 결함 영상의 이동 거리를 B, X선 초점 거리와 X선 디텍터(200)사이의 거리를 C라고 하면, X선 디텍터(200)와 결함간의 거리 D는 다음과 같이 산출된다.
Figure 112021097538953-pat00001
이러한 방법을 통해서 탐지된 결함(15)의 깊이를 산출할 수 있다. 깊이 산출은 통합 시스템(300)의 결함 판별부(340)에서 수행될 수 있으며, 또는 별도의 전자적 연산 장치가 상기 데이터를 수신하여 수행할 수도 있다.
이상 첨부 도면을 참고하여 본 발명에 대해서 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 후술하는 특허청구범위에 의해 결정되며 전술한 실시예 및/또는 도면에 제한되는 것으로 해석되어서는 아니된다. 그리고 특허청구범위에 기재된 발명의, 당업자에게 자명한 개량, 변경 및 수정도 본 발명의 권리범위에 포함된다는 점이 명백하게 이해되어야 한다.
10: 제1 이동 장치 20: 제2 이동 장치
100: X선 발생 장치 200: X선 디텍터

Claims (6)

  1. 제1 이동 장치에 의해 풍력발전용 블레이드에 X선을 조사할 수 있도록 이동하는 X선 발생 장치와, X선 발생 장치가 발생시켜 풍력발전용 블레이드를 투과한 X선을 검지하도록 제2 이동 장치에 의해서 이동하는 X선 디텍터와, 제어부를 포함하는 풍력발전용 블레이드 결함 검사 시스템이 X선 출력을 제어하는 방법에 있어서,
    제어부가 풍력발전용 블레이드를 두께에 따라 복수 개의 구간으로 분할하는 제1 단계와,
    제어부가 X선 발생 장치의 위치를 수신하는 제2 단계와,
    제어부가 X선 발생 장치의 위치가 속하는 구간에 대해서 차등적으로 X선 발생 장치의 출력을 제어하되, 허브로부터 멀어지는 구간일수록 X선 출력을 저감시키는 제3 단계를 포함하는,
    X선 출력 제어 방법.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    제3 단계는, 제어부가, 허브로부터 멀어질수록 X선 발생 장치의 출력이 단계적 또는 연속적으로 저감되도록 X선 발생 장치의 관전압 및 관전류를 제어하는 단계인,
    X선 출력 제어 방법.
  4. 청구항 3에 있어서,
    제어부가, X선 발생 장치가 블레이드를 따라서 "ㄹ"자 경로로 이동하도록 제1 이동 장치를 제어하는 제4 단계를 더 포함하는,
    X선 출력 제어 방법.
  5. 청구항 1, 청구항 3 및 청구항 4 중 어느 하나의 청구항의 방법의 단계를 실행하는 컴퓨터 프로그램이 기록된 컴퓨터 판독 가능 기록 매체.
  6. 청구항 1, 청구항 3 및 청구항 4 중 어느 하나의 청구항의 방법의 단계를 실행시키기 위해 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 기록된 컴퓨터 프로그램.
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